При проведенні об’ємно-аналітичних вимірювань в титриметрії застосовується спеціальний мірний посуд: мірні колби, піпетки, бюретки, мірні циліндри і пробірки. Робота з нею вимагає певних навичок і умінь. Для отримання правильних результатів в об’ємному аналізі всі операції необхідно виконувати дуже ретельно, використовувана посуд повинна бути чистою і відповідати цілям і завданням проведених вимірювань.
Мірні колби
Мірні колби — цей тонкостінні плоскодонні круглі судини з довгим вузьким горлечком, на якому нанесена мітка у вигляді тонкої кільцевої риси. Вони бувають різної місткості: від 25 мл до 2 л (рис. 3).
Рис. 3. Мірні колби
Мірні колби призначені для приготування розчинів точної концентрації (тобто стандартних розчинів), а також для розведення вже наявних розчинів до зазначених обсягів.
Сухі навішування (в тому числі вміст фиксаналов) або наявний розчин (при його розведенні) вносять в мірну колбу через воронку, змиваючи потім залишок речовини з воронки (і обполіскуючи ампулу фиксанала) дистильованою водою (рис. 4).
Рис. 4. Приготування робочого розчину з фіксанала
Для розчинення внесеної речовини в колбу додають дистильовану воду (приблизно до половини її обсягу). Обертальними рухами вміст колби ретельно перемішують, поки не утворюється однорідний розчин. Після цього додають через воронку чергову порцію води, поки рівень рідини не стане нижче кругової мітки на шийці колби на 3-5 мм.потім решту води додають по краплях і доводять обсяг розчину точно до мітки. Для правильного вимірювання об’єму рідини в мірній колбі (і в іншій мірному посуді) необхідно, щоб око спостерігача і кругова мітка на її шийці знаходилися в одній і тій же горизонтальній площині (рис. 5).
Рис. 5. Відлік рівня рідини в посудині при різних положеннях ока
2-правильне положення ока, 1, 3 – неправильне
Обсяг прозорих рідин відмірюють по нижньому краю їх меніска (який повинен збігатися з круговою міткою колби), а інтенсивно забарвлених (наприклад, розчин kmno 4) – по верхньому.
Зберігати отриманий розчин в мірній колбі не рекомендується. Після приготування його необхідно перенести в призначений для цих цілей скляну посудину, забезпечений добре притертою скляною пробкою.
Піпетки
Піпетки призначені для відбору невеликих, точно відміряних обсягів рідини, і перенесення їх з однієї посудини в інший. Розрізняють піпетки мора , градуйовані піпетки і автоматичні піпетки , звані інакше піпетковими дозаторами (рис. 6, 10).
Рис. 6. Піпетки: а — проста (піпетка мора); б-градуйована.
Піпетки мора являють собою скляну трубочку з відтягнутим носиком і з розширенням в середній частині. Вони призначені для відбору строго певного об’єму рідини, який цифрою вказано на одній зі стінок розширення.
Градуйовані піпетки призначені для відмірювання різних невеликих обсягів рідини за допомогою шкали, нанесеної на їх стінку. Вони теж являють собою скляні трубки з відтягнутим носиком.
Для відбору піпеткою мору і градуйованою піпеткою необхідного об’єму рідини і перенесення його в іншу посудину надходять наступним чином:
1. На шийку піпетки насаджують гумову грушу, стискають її до належного видалення повітря. Потім піпетку поміщають в посудину з відбирається розчином (якомога глибше, аж до торкання носиком піпетки дна судини), відпускають грушу і чекають поки рівень рідини в піпетці не підніметься на 3-4 см вище верхньої нульової позначки.
2. Знімають грушу. Швидко закривають верхню частину піпетки (або її шийку) вказівним пальцем і, утримуючи саму піпетку великим і середнім пальцями, швидко дістають її з посудини з розчином (рис. 7).
Рис. 7. Як слід (а), і не слід (б) тримати піпетку
Тримаючи піпетку вертикально над поверхнею розчину, послаблюють натиск вказівного пальця на її шийку, так щоб рідина повільно падала з носика піпетки в розчин, поки нижня частина її меніска (або верхня, якщо розчин інтенсивно забарвлений) не зрівняється з верхньою нульовою міткою на стінці піпетки. Після цього натиск на шийку піпетки швидко підсилюють до повного припинення закінчення рідини (рис. 8).
Рис. 8. Положення піпетки при встановленні меніска на рівні риси
Для видалення краплі рідини, що залишилася на зовнішній стороні носика піпетки, стосуються їм внутрішньої стінки судини з відбирається розчином.
3. Піпетку переносять в іншу посудину (найчастіше в колбу для титрування) і, послабивши натиск вказівного пальця, дають з неї витекти потрібного обсягу рідини (рис. 9).
Рис. 9. Виливання розчину з піпетки
Останнім часом все більш широко застосовуються піпеточні дозатори або автоматичні піпетки. це спеціальні пристрої, які дозволяють точно відібрати потрібний обсяг рідини з розчину за допомогою простого натискання на кнопковий пристрій, що знаходиться в їх верхній частині (рис.10).
Рис. 10. Піпетковий дозатор
Необхідний для відбору змінний об’єм рідини встановлюється за допомогою цифрового дисплея, розташованого на рукоятці піпетки. Перед роботою з піпетковим дозатором необхідно уважно прочитати інструкцію по його експлуатації. Дані пристрої є більш зручними в порівнянні з піпетками мору і градуйованими піпетками, вони дозволяють швидше здійснювати відбір заданого об’єму рідини і до теперішнього часу превалюють в повсякденній практиці наукових і дослідницьких лабораторій. Єдиним недоліком піпеткових дозаторів є їх набагато більш висока вартість в порівнянні зі звичайними скляними піпетками.
Бюретки
В титриметрії бюретки використовуються для поступового додавання з регульованою швидкістю одного розчину до іншого з подальшим вимірюванням загального обсягу витраченої при цьому рідини. Таким чином, за допомогою бюреток безпосередньо здійснюється сам процес титрування.
Бюретка являє собою вузьку скляну трубку, на яку нанесена шкала поділів (рис. 11).
Рис. 11. Бюретки
У лабораторній практиці зазвичай використовуються бюретки ємністю 25 – 50 мл (з ціною ділення 0,1 мл). Для вимірювання малих обсягів рідин застосовуються бюретки ємністю від 1 до 5 мл (з ціною ділення 0,01 мл). Такі бюретки називаються мікробюретками (рис. 12).
Рис. 12. Мікробюретка з краном: 1 — дерев’яний штатив; 2 — мікробюретка; 3 — трубкадля заповнення бюретки рідиною; 4 — воронка; 5-крани.
На нижньому кінці бюретки знаходиться скляний пришліфований кран (рис.11 а), або невелике овальне розширення, на яке щільно надівається гумова трубка зі скляним, відтягнутим в капіляр, кінцем. Гумова трубка затискається металевим затискачем або скляною бусиною, що представляє собою скляну кульку з діаметром трохи більше внутрішнього діаметра гумової трубки (рис.11 б, в). Кулька поміщається всередині трубки між кінцем бюретки і відтягнутим скляним кінцем. Натискаючи великим і вказівним пальцями гумову трубку біля кульки, утворюють всередині вузький просвіт, через який рідина витікає з бюретки з більшою чи меншою швидкістю (рис. 11 г).
У бюреток, забезпечених краном, кран змащують дуже тонким шаром вазеліну, стежачи за тим, щоб вазелін не потрапив в канал крана.
Перед титруванням бюретку потрібно підготувати в роботі. Для цього її ретельно миють, обполіскують кілька разів дистильованої h 2 o, а потім розчином, яким вона повинна наповнюватися. Бюретку закріплюють в штативі у вертикальному положенні, заповнюють за допомогою воронки потрібним розчином до 2/3 її обсягу. У крані або гумовій трубці і в наконечнику не повинно залишатися бульбашок повітря. Щоб видалити їх, потрібно кілька разів швидко відкрити і закрити кран (затиск) і спустити рідину сильним струменем.
У бюретках зі скляною кулькою для видалення повітря відгинають вгору гумову трубку з наконечником і натискають на кульку. Рідина виливається через загнуту догори гумову трубку і витісняє з неї і наконечника все повітря (рис. 13).
Рис. 13. Видалення повітря з кінчика бюретки
Переконавшись в повному видаленні повітря, бюретку знову заповнюють рідиною – спочатку вище нульового поділу, а потім, відкривши кран або затиск або натиснувши на кульку, точно до нульового поділу.
Відліки рівня світлих рідин виробляють по їх нижньому меніску, а темних – по верхньому. При виконанні декількох вимірювань в кожному з них все відліки роблять аналогічним чином.
Проведення титрування
За допомогою піпетки відміряють, а потім переносять в колбу для титруванняВідповідний обсяг розчину. Якщо титрування здійснюють в присутності індикатора, то в колбу для титрування додають кілька його крапель (як правило, 1-2 краплі). Приготовлену таким чином колбу поміщають на аркуші білого паперу під носиком бюретки (рис. 14).
Рис. 14. Положення колби і бюретки при титруванні
Натискаючи великим і вказівним пальцями лівої руки на кульку бюретки, додають в колбу невеликими порціями другий розчин. При цьому правою рукою обережно струшують колбу для швидкого перемішування розчину.
Поблизу точки еквівалентності розчин в колбі в місці падіння краплі розчину з бюретки на деякий час набуває забарвлення, характерну для точки еквівалентності. Це може служити ознакою наближається кінця реакції титрування. В цьому випадку розчин з бюретки починають додавати по одній краплі, кожен раз уважно спостерігаючи забарвлення суміші в колбі.
Після стійкого (невичерпного) зміни забарвлення титрування припиняють і записують показання об’єму рідини в бюретці.
Перше титрування служить для орієнтовного встановлення обсягу і при розрахунках не використовується. Титрування з тим же вихідним об’ємом розчину в колбі проводять ще не менше трьох разів. Перед початком кожного нового досвіду рівень рідини в бюретці знову доводять до нульової позначки.
Першу порцію рідини при повторному титруванні спускають з бюретки одномоментно (обсяг її повинен бути трохи менше 0,5-1 мл) результату першого титрування. Після цього дотітровивают розчин по краплях до настання точки еквівалентності. За результатами декількох вимірювань розраховують середній обсяг розчину, що пішов на титрування.
Схожа інформація.
Правила роботи з бюретками. Бюретку зміцнюють в штативі в строго вертикальному положенні. Перед кожним новим титруванням її заповнюють до верхнього (нульового) поділу, попередньо заповнивши титрованим розчином нижній відтягнутий кінець бюретки або крана.
У момент відліку показань бюретки очі експериментатора повинні знаходитися на рівні меніска (див. 17).
Відлік проводять по нижній частині увігнутого або верхній частині опуклого меніска. Всякий раз установка рівня розчину на нульовий поділ повинна відповідати способу відліку рівня залишився в бюретці розчину.
Виливати рідину з бюретки слід повільно, даючи можливість всієї рідини стекти зі стінок бюретки, що має особливе значення при титруванні неводними розчинами. Під кінець титрування розчин виливають по краплях. Титрування потрібно виконувати кілька разів. За остаточний результат приймають середню величину, що обчислюється на підставі ряду паралельних визначень. Обсяг витрачається на титрування стандартного розчину не повинен перевищувати ємність бюретки. Титрування вважається закінченим, коли різниця паралельних визначень перевищує .
Після закінчення титрування залишається в бюретці розчин зливають; після цього бюретку двічі обполіскують дистильованою водою, а потім, заповнивши її доверху водою, накривають верхній кінець бюретки ковпачком для захисту від пилу. Перед вживанням звіряють дистильовану воду до звуження бюретки. Потім бюретку двічі обполіскують тим розчином, яким будуть титрувати. Лише після цього бюретку наповнюють стандартним розчином.
Наповнюють бюретки за допомогою абсолютно чистої і сухої маленької скляної воронки. Після вживання воронку негайно виймають і ставлять в штатив.
Очищення бюреток. Перед вживанням бюретки повинні бути ретельно вимиті (так само, як мірні колби). Помилки, що обумовлюються забрудненням бюретки, можуть досягати значних величин. Найбільші помилки викликаються жировими забрудненнями. Внаслідок цього в процесі титрування на стінках бюретки залишаються утримувані на склі краплі рідини. При цьому, зрозуміло, спотворюються результати вимірювань.
Щоб уникнути попадання в бюретку маслянистих і жирових речовин не можна застосовувати брудний посуд, рясно змащувати скляний кран бюретки вазеліном і закривати при митті посуду отвір бюретки пальцями.
Зазначеного ступеня чистоти бюретки не можна досягти тільки миттям. Для остаточного очищення бюретки пропарюють водяною парою.
Перевірка ємності бюретки. Дійсна ємність бюретки і окремі її ділення можуть значно відрізнятися від номінальної ємності і позначень, нанесених на бюретці. Тому перед вживанням слід перевірити ємність бюретки. Так як обсяги, які відповідають однаковим ланок по всій довжині бюретки, практично не можуть бути рівні внаслідок того, що трубка бюретки зазвичай не буває строго циліндричної, то рівним поділом бюретки в різних її частинах відповідають нерівні обсяги належного бюреткой розчину.
Для знаходження точного об’єму рідини, що вміщається між певними поділами бюретки, бюретку наповнюють дистильованою водою і встановлюють меніск на нульовому розподілі. Потім під бюретку підставляють бюкс, попередньо зважений з кришкою на аналітичних вагах з точністю до 0,001 г.у бюкс повільно зливають з бюретки певний обсяг води. Після цього бюкс закривають кришкою і знову зважують. Різниця між масою бюкса з водою і масою порожнього бюкса відповідає масі води, що вміщається в бюретці між поділками 0 і 5 при даній температурі. Після цього знову наповнюють бюретку дистильованою водою до нульового поділу. Потім зливають в бюкс води, які зважують. Таким же способом зважують 15, 20, 25 і т.д. Мілілітрів води.
З метою отримання більш точних результатів масу води визначають три рази і беруть середнє арифметичне трьох зважувань. При цьому користуються наступною формою запису результатів зважувань:
При виконанні точних робіт вносять відповідні поправки і обчислюють точний обсяг вилитої рідини.
Якщо відняти з величини істинного обсягу бюретки величину обсягу, позначеного на бюретці, то отримаємо шукану поправку:
Де-маса вилитої з бюретки води, г; — удавана щільність води, .
Наприклад, якщо вода, вилита з бюретки між поділами, при 15° с важить 5,052 г, то поправка дорівнює:
Поправки обчислюють для кожних п’яти мілілітрів; дані записують в таблицю. На підставі даних отриманої таблиці викреслюють криву поправок (рис. 29).
Рис. 29. Крива поправок ємності бюретки.
По осі ординат відкладають величини поправок, по осі абсцис — обсяги, позначені на бюретці. За кривою знаходять поправки для будь-якого обсягу бюретки.
Приблизна форма запису поправок, обчислюваних при калібруванні бюретки:
Номінальна ємність бюретки
Знайшовши потрібну поправку, додають (або віднімають, в залежності від її знака), її величину до позначеної на бюретці величиною ємності і отримують істинний обсяг розчину, що міститься в бюретці або частини її.
Наприклад, якщо на титрування пішло , істинний обсяг розчину дорівнює якщо на титрування пішло , істинний обсяг розчину становить і т.д.
Визначення обсягу краплі розчинника. Дуже корисно на початку користування бюреткой визначити середній обсяг краплі випливає з неї розчинника. При вживанні водних розчинів визначають обсяг краплі води. Визначення ведуть наступним чином. Наливають розчинник в бюретку. Встановлюють рівень рідини на нуль. Підставляють під бюретку колбу або стакан і дуже повільно, ведучи рахунок краплях, зливають рідину з бюретки. Відрахувавши 100 крапель, закривають кран бюретки і вимірюють обсяг витеклого розчинника. Відміряний обсяг рідини ділять на 100 і обчислюють обсяг однієї краплі застосовуваного розчинника.
Знаючи обсяг краплі розчинника, можна вносити необхідні поправки при обчисленні результатів титрування.
Бюретка являє собою невелику скляну посудину, яку винайшов французький фізик і хімік гай-люссак. Завдяки своїй універсальності, такий хімічний посуд просто незамінний при проведенні експериментів. Бюретки в лабораторії використовують для точного визначення невеликих обсягів речовин, а також для виконання титрування.
Зміст
Бюретка-що це таке?
– скляна посудина циліндричної форми з нанесеними на неї поділками, оснащена затискачем або краном.
Виготовляється ємність зі спеціального скла стійкого до термічного і хімічного впливу. Верхня частина посуду повинна бути гладкою і мати зміцнюючий фланець. Кран і зливний кінчик, в залежності від виду судини, може бути як цільним, так і роздільним.
Якщо ви не знаєте, що таке бюретка , важливо зауважити, що вона застосовується в лабораторних умовах для вимірювань обсягів рідин або газів.
Існує кілька різних видів ємностей:
- без часу очікування.
- з встановленим часом очікування.
На підставі їх обсягу виділяють:
- мікробюретки.
- об’ємні бюретки.
Перший вид характеризується невеликим об’ємом і наявністю поділок по 0.01 мілілітру. Така особливість дозволяє проводити відлік з точністю, рівною 0.005 мл.у свою чергу, мікробюретки поділяються на три типи. Вони складаються з самої колби, гумової груші, спускового крана і відвідної трубки для видалення зайвої рідини. Найчастіше вони застосовуються при проведенні мікро-кількісного аналізу.
Що стосується об’ємних бюреток, то їх ціна поділки становить 0.1 мл, при цьому вони дозволяють визначити значення з точністю до 0.02 мілілітра. Одна з різновидів такого посуду-безкранова бюретка мора. Її особливість полягає в примиренні затиску мора. У нього закладається скляна куля або спеціальна паличка з кулястим кінцем, а видалення рідини відбувається за рахунок натискання на внутрішній елемент.
Даний вид посуду, як правило, використовується для розчинів слабких лугів, які мають властивість заїдати притерті крани. Але у нього є і значний недолік, обумовлений тим, що з моменту початку і кінця виливання розчину гумова трубка розтягується неоднаково. Похибка усувається шляхом використання щільного шматка трубки і мінімізації використання розчинів, що провокують окислення каучуку.
Ще один вид бюреток – з автоматичним нулем. Розчин в такий посуд подається знизу, а його надлишок видаляється за допомогою відвідного отвору з трубкою. У момент припинення подачі рідини, її рівень автоматично встановлюється на верхньому зрізі, перша мітка позначається як 1 мл.
Для чого використовується бюретка?
Початківці фізики і хіміки іноді навіть не знають, для чого використовується бюретка і як вона працює. Говорячи про мікробюретки, варто відзначити, що банга – це один з найпоширеніших видів посуду. Він закріплюється в лапці штатива. Верх посуду обов’язково захищають для того, щоб запобігти випаровуванню або потраплянню пилу. Для цього використовують спеціальні пробки.
Ємність гібшера заповнюється шляхом відкриття крана, який дозволяє розчину по додатковій трубці потрапити в основну ємність. Надлишок речовини, як правило, зливається через носик. Нульовий рівень в такому посуді встановлюється в момент торкання розчином верхньої грані. Після досягнення нульового рівня, спуск розчину припиняється.
Аналізуючи, для чого потрібна потрібно відзначити: вона також використовується для вимірювання невеликих обсягів рідин. Заповнюється ємність за рахунок гумової груші, а надлишки речовини (при наявності) зливаються через бічну відвідну трубку.
Об’ємні бюретки (наприклад, безкранової ємності мору), заповнюють через воронку. Також допускається нижнє наповнення, однак, для цього посудина повинна мати двоходовий кран.
Особливості вимірювань
Контрольною точкою при вимірах завжди вважають нижній край першого меніска, по ньому ж і відбувається калібрування. Відлік по верхньому краю допускається тільки для непрозорих розчинів. При цьому, температура повинна становити 20 градусів за цельсієм.
Рідини в бюретках відміряються до нульового поділу, яке знаходиться приблизно на 5 мілілітрів вище потрібного рівня. При досягненні цієї позначки, для максимально точного вимірювання, чекають 15-20 секунд і підставляють посудину, куди спускається надлишок.
Для чого потрібна бюретка в хімії?
Звичайно, для точного визначення невеликих обсягів рідин при проведенні досліджень і титруванні. Однак часто це важко зробити через виникнення ефекту відображення.
Його прояв пов’язаний з тим, що у інших видів хімічного посуду мітка оточує шийку, а у бюреток вона нанесена тільки частково. Тому для максимально точних вимірювань використовуються додаткові елементи. Так, на задньому тлі тримають матове скло або картон.
Найчастіше в лабораторних умовах застосовується папір з нижньою замальованою частиною. Для проведення вимірювань, роблять кілька розрізів, щоб надіти папір на посудину. Як правило, верхня частина заштрихованої смуги розташовується на нижньому краю меніска, що дозволяє підвищити його чіткість.
Бюретка – різновид хімічного посуду, незамінна в лабораторних умовах. Знання основних правил використання цієї ємності дозволить зробити точні вимірювання.
Купити бюретки
Ви завжди можете придбати у нас, в компанії , бюретки для своєї лабораторії.
Бюретка-циліндрична скляна трубка з поділками, краном або затискачем, проградуйована в мілілітрах. Бюретки застосовують для точного вимірювання невеликих обсягів, а також при титруванні. Розрізняють бюретки об’ємні, вагові, поршневі, газові і мікробюретки.
Рис.1 бюретки:
(а)- з одноголовим краном
(б) — гумовою трубкою
(в) — триходовим краном
(г) — автоматичним нулем
(д, е) — пристосування для відліку обсягів рідини
Об’ємні бюретки
Об’ємні бюретки (рис.1, а-г) з ціною поділу в 0,1 мл дозволяють вести відлік з точністю до 0,02 мл. Безкранові бюретки мора (рис.1, б) мають в нижній частині гумову трубку 1 з капіляром 2. Гумова трубка перетискається або затискачем мора (див.1, б), або всередину її закладають скляну кульку 3 або паличку з кулястим потовщенням. Рідина з такої бюретки випливає при натисканні пальцями на верхню частину кульки. Бюретки з гумовою трубкою застосовують для слабо лужних розчинів, зазвичай заїдають притерті скляні крани.
Недолік таких бюреток в тому, що гумова трубка на початку і в кінці виливання розчину розтягується в різному ступені, внаслідок різниці гідростатичних тисків і різного ступеня обтиску кульки пальцями. Похибка буде менше, якщо використовувати порівняно товстостінний і короткий еластичний шматок гумової трубки, а затиск надягати на неї завжди на одному і тому ж місці. При цьому слід також уникати розчинів, що окислюють каучук, зокрема розчинів йоду у водному розчині ki.
Заповнюють бюретку розчином через воронку з коротким кінцем, що не доходить до нульового поділу. Потім розчин спускають так, щоб він заповнив всю частину бюретки нижче крана або затиску до нижнього кінця капіляра. Тільки після цього розчин в бюретці встановлюють на нульовий поділ, при цьому в нижній її частині не повинно залишитися жодного бульбашки повітря. Можна заповнювати бюретку і знизу, якщо вона має двох-ходовий кран 2 (рис.1, в). Для цього до зігнутої трубці приєднують гумовий шланг від склянки з розчином.
У бюретці з автоматичним нулем (мал. 81, г) нульовою відміткою є верхній зріз відростка 4. Коли розчин, що подається знизу через трубку 1 піднімається до верхнього зрізу відростка 4 надлишок його буде стікати з бюретки через трубку 3. Після припинення подачі розчину рівень його встановиться автоматично на верхньому зрізі відростка. Першу мітку на шкалі такої бюретки позначають 1 мл.
Місцем відліку рівня розчину в бюретці завжди вибирають нижній край 1 меніска (рис.1, д). По цьому краю і калібрують бюретку. Тільки в разі непрозорих розчинів (водний розчин kmno 4 , розчин i 2 у водному розчині ki та ін.) необхідно робити відлік по врехнему краю 2 меніска.
Точне визначення нижнього краю меніска утруднено явищем відображення, можливі похибки і від паралакса, якщо очі не будуть знаходитися точно на висоті меніска. У мірних колб і піпеток мітка оточує горло або трубку цілком, що дозволяє взяти точний відлік. У бюреток ж мітка займає тільки частину окружності трубки. Тому для правильного відліку рівня розчину в бюретці застосовують різні пристосування. Наприклад, тримають позаду бюретки шматок білого картону або матову скляну пластинку.
Найбільш ефективним пристосуванням для відліку рівня розчину є шматок щільного білого паперу 3 з нижньою зачорненою частиною (рис.1, д). У шматку паперу роблять два горизонтальних розрізу такої довжини, щоб папір як кільце можна було одягнути щільно на бюретку і переміщати по ній. Верхній край горизонтальної чорної смуги 4 розташовують у нижнього краю меніска, який від цього стає більш чітким, майже чорним, так як усувається заважає відліку відображення. Рекомендується також на середній частині паперу, розташованої ззаду бюретки між горизонтальними розрізами, нанести чорну вертикальну риску 5. Тоді проектуються два конуса меніска, що сходяться вершинами точно у нижнього його краю.
Верхній кінець бюретки закривають від попадання пилу і випаровування розчину маленьким стаканчиком або широкої, але короткою пробіркою.
Рис.2 установка бюреток для серійних аналізів з введенням розчину у верхню (а) і нижню (б) частину бюретки
1-склянка тищенко;
2-гумовий шланг;
3-склянка з титрованим розчином;
4-трійник;
5-бюретка;
6-хлорокальцієва трубка
7-аналізовані розчини;
8-штатив
На рис.2 наведені схеми установки бюретки дляЧастого титрування аналізованих проб одним і тим же розчином. В установці типу а бюретку 5 заповнюють розчином зверху з бутля 3 через нижній кран, а в установці типу б — знизу через триходовий кран. Принцип роботи цих установок зрозумілий з малюнка. Щоб захистити розчини в бюретці і бутлях від взаємодії з домішками повітря, їх приєднують до склянок тищенко 1, а відкритий верх бюретки закривають пробкою з хлорокальціевой трубкою 6 (рис.2, б). Зазвичай склянку тищенко і хлорокальціевую трубку заповнюють або натронной вапном, або аскарітом (суміш азбестової вати з naoh), які поглинають кислотні домішки (со 2 , so 2 , hc1, h 2 s і ін.). Коли розчин чутливий до аміаку в повітрі, замість склянки тищенко і хлорокальцієвої трубки встановлюють склянку дрекселя з розведеною сірчаною кислотою. Для більш ретельного очищення повітря застосовують поглинальні колонки. Хлорокальціевую трубку приєднують до бюретки, як показано на рис.2, б, в цьому випадку уникають попадання тонкого пилу поглинача в бюретку.
Рідини з бюретки відмірюють завжди від нульового поділу до рівня, що знаходиться приблизно на 5 мл вище потрібного поділу. Досягнувши цієї позначки, вичікують 15-20 с і, приклавши кінець бюретки до стінки приймального судини, крапля за краплею спускають розчин точно до потрібної позначки.
Мікробюретки відрізняються від об’ємних бюреток невеликим об’ємом. Вони мають градуювання по 0,01 мл, що дає можливість робити відліки з точністю до 0,005 мл.всі конструкції мікробюреток можна звести до трьох типів, представленим на рис.3.
Рис.3 микробюретки
(а) — банга; {б) — пеллета; (в) — гібшера
Мікробюретка банга (рис.3, а) — найбільш поширений тип мікробюреток. Її закріплюють або в лапці штатива, або встановлюють на дерев’яному досить стійкому підставі 5. Бюретку заповнюють розчином з резервуара 1 через трубку 2 і кран 3 при закритому крані 4. Для захисту розчину від пилу і випаровування верх бюретки закривають невеликим склянкою 6.
Мікробюретку пелета (рис.3, б) з автоматичною установкою нуля заповнюють за допомогою гумової груші 2 при закритому спускному крані 3. Надлишок розчину відсифонується назад в склянку через бічну відвідну трубку 1, верхній зріз якої точно встановлений на нульовій позначці.
Микробюретка гибшера (рис.3, в) заповнюється при повороті триходового крана 4, що дозволяє розчину з посудини 1 по бічній трубці 3 потрапити в бюретку. Надлишок розчину зливають через носик 5 при новому повороті крана 4. Нульовий рівень в бюретці встановлюється як тільки поверхня розчину торкнеться верхнього зрізу відростка 2. У цей момент припиняють за допомогою крана 4 спуску розчину. Залишок його з головки 7 засмоктується в посудину 1 через трубку 6 при заповненні бюретки.
Вимірюється в літрах (л) або мілілітрах (мл). 1 л = 0,001 м3 = 1 дм3 (точно), 1 мл = 0,001 л=1 см3 (точно). У титриметричному аналізі для вимірювання обсягів застосовують мірні колби, піпетки і бюретки.
Мірні колби
Являють собою круглі плоскодонні судини з вузьким довгим горлом (шийкою). На горлі колби є кільцева мітка, до якої і наповнюють колбу для отримання позначеного на ній обсягу. Вузьке горло колби забезпечує більш точне вимірювання обсягу. На колбі вказується її місткість і температура (зазвичай 20 °с), при якій ця місткість виміряна.
Мірні колби служать для приготування розчинів певної концентрації і для вимірювання обсягів розчинів. Мірні колби бувають місткістю від 25 до 2000 мл без пробок (закриваються гумовими пробками) і з притертими пробками (скляними або пластмасовими).
Виготовляють також поліетиленові мірні колби. Перед використанням мірні колби ретельно миють, застосовуючи миючі засоби (хромову суміш, лужний розчин перманганату калію і т.д.) або пропарювання протягом 1 ч.
Для приготування розчину точної концентрації наважку речовини через воронку з укороченою трубкою пересипають в колбу, добре омивають водою (або відповідним розчинником) годинне скло, на якому проводилося зважування, і воронку. Наповнюють колбу на 1/2 або 2/3 місткості водою (розчинником) і збовтують вміст колби круговим рухом до повного розчинення навішування речовини. Потім колбу наповнюють розчинником до мітки. Останні 1-2 мл розчинника додають по краплях, найкраще з піпетки з гумовим ковпачком, з крапельниці або з промивалки. Додають до тих пір, поки увігнутий меніск своєю нижньою частиною не буде зливатися з лінією мітки (рис. 87); око спостерігача повинен знаходитися на одному рівні з міткою. При цьому брати колбу в руки рекомендується тільки за горло вище мітки, щоб колба (і розчин) не нагрівалися від рук. Довівши обсяг розчину до мітки, її щільно закривають пробкою і перемішують розчин, неодмінно перевертаючи колбу догори дном.
Не можна приготовані розчини (особливо лужні) тривалий час зберігати в мірних колбах. Нагрівати розчини в мірних колбах можна тільки на водяній бані.
Піпетки
Піпетки призначаються для відмірювання невеликих обсягів розчинів, для перенесення певного об’єму рідини з однієї посудини в інший. На піпетці вказується її місткість в мілілітрах і температура (зазвичай 20 °с), при якій ця місткість виміряна. Випускаються піпетки різної місткості від 1 до 200 мл.
Бувають вимірювальні градуйовані циліндричні піпетки (рис. 88, а) місткістю від 1 до 25 мл з градуюванням шкали 0,1 або 0,01 мл і прості. Проста піпетка являє собою довгу вузьку скляну трубку з розширенням в середній частині (мал. 88, б). Нижній кінець трубки відтягнутий, на верхній частині трубки є кільцева мітка. Вузька трубка забезпечує точне вимірювання об’єму рідини. Випускаються також піпетки спеціального призначення, наприклад для відбору сірчаної кислоти з запобіжним кулькою над міткою на верхній частині піпетки.
Піпетка повинна бути абсолютно чистою. При виливанні рідини з неї на внутрішніх стінках не повинно залишатися крапель, так як це веде до великого спотворення вимірювань обсягу. Рідина повинна рівномірно змочувати стінки піпетки. Миють піпетки, занурюючи їх у високий посудину з хромової сумішшю на деякий час спочатку одним кінцем, потім іншим. Після цього змивають водопровідною водою і обполіскують піпетку струменем дистильованої води з промивалки. Зовні піпетку витирають насухо рушником. Чисті піпетки зберігають в спеціальному штативі або у високому циліндрі, на дно якого кладуть листок фільтрувального паперу. Верхній кінець піпетки закривають скляним або паперовим ковпачком.
Перед вживанням піпетки обполіскують тим розчином, яким передбачається їх наповнювати. Для цього частина розчину наливають в стакан і з нього відбирають в піпетку трохи розчину, обполіскують їм внутрішні стінки піпетки, обертаючи її в горизонтальному положенні.
Для відбору рідини піпетку правою рукою беруть за верхню частину (уникаючи дотику до середньої розширеної частини її) і глибоко занурюють нижній кінець піпетки в розчин. Лівою рукою притримують посудину, з якого відбирають рідину і ротом всмоктують рідину в піпетку так, щоб рівень в ній виявився на 2-3 см вище мітки. Припинивши засмоктування рідини, швидко закривають верхній отвір піпетки вказівним пальцем, щоб рідина не виливалася з піпетки. Палець попередньо злегка зволожують водою. Закриту пальцем піпетку тримають так, щоб мітка перебувала на рівні очей. Злегка послаблюючи натиск пальця на отвір піпетки, спускають надлишок рідини до тих пір, поки меніск не досягне мітки. Коли меніск торкнеться мітки, отвір піпетки щільно закривають, посилюючи натиск пальця, потім переносять вміст піпетки в колбу або в стакан.
Для виливання розчину з піпетки кінчик її притуляють до стінки склянки (або колби), а піпетку тримають вертикально. Коли витікання розчину закінчиться, не відривають кінчика піпетки від стінки судини протягом 5 с, відраховуючи про себе «двадцять один, двадцять два» і т.д. До двадцяти п’яти. Потім виймають піпетку, при цьому не струшують і не видувають з піпетки останньої краплі розчину, утримуваної капілярними силами. При всіх роботах з піпеткою користуються одним і тим же прийомом наповнення піпетки і виливання розчину з неї.
Для засмоктування в піпетку легколетучих або отруйних рідин користуються гумовою грушею або водоструминним насосом. До водоструминного насоса (через запобіжну склянку вульфа) приєднують піпетку гумовою трубкою довжиною близько 10 см. Після засмоктування рідини вище мітки гумову трубку над кінцем піпетки згинають під прямим кутом, герметично закриваючи піпетку, і від’єднують водоструминний насос. Змінюючи натиск на згин трубки, обережно спускають рідину до мітки. Після роботи піпетку негайно миють водою, обполіскують дистильованою водою і сушать в штативі (рис. 88, в).
При місткості піпетки 20 мл об’ємОднієї краплі (приблизно 0,05 мл) становить близько (0,05-100)/20 = 0,25%. Тому необхідно найретельнішим чином стежити, щоб на внутрішніх стінках піпетки не залишалося жодної краплі розчину. Якщо такі краплі виявлені, піпетку знову ретельно миють.
Бюретки
Бюретка служить для титрування; являє собою довгу циліндричну скляну трубку, градуйовану по довжині на мілілітри і їх десяті частки. Нижній кінець трубки звужений і забезпечений прямим або бічним краном (рис. 89). Звичайні бюретки бувають місткістю 25-50 мл. Відлік по бюретке ведуть до сотих часток мілілітра, виробляючи поділ десятої частки мілілітра на око. Результати титрувань в лабораторному журналі записують з двома знаками після коми (наприклад, 24,98 мл, а не 25,0 або 25 мл). Відлік обсягу безбарвного розчину проводять по нижній частині меніска, пофарбованого по верхньому краю його.
Для вимірювання малих обсягів в мікрометоді застосовують мікробюретки банга з прямим або бічним краном (рис. 90). Бюретки з боковим краном зміцнюються в дерев’яному штативі. Місткість їх буває від 1 до 10 мл з градуюванням до 0,01 або 0,001 мл; відлік по ним проводиться до 0,001 мл.
Перед застосуванням бюретку ретельно миють. Можна швидко вимити бюретку, застосовуючи суміш концентрованої сірчаної кислоти з пероксидом водню. В бюретку наливають 5-10 мл концентрованої h2so4 і 1-2 мл 30%-ной h2o2. Перемішавши суміш збовтуванням, змочують нею стінки бюретки, нахиляючи і повертаючи бюретку над раковиною. Суміш в бюретці розігрівається і добре відмиває стінки. Обробивши бюретку, суміш виливають, а бюретку миють водою. Бюретку миють також водою з милом або з содою, використовуючи йорж на довгому стрижні. Дротяну ручку йоржа потрібно обернути папером або надіти на неї тонку гумову трубку, щоб вона не дряпала краю і стінки бюретки.
Кран бюретки виймають з обойми і ретельно протирають фільтрувальним папером від вологи і від старого мастила. Обойму крана протирають згорнутою в трубку фільтрувальним папером. Кран рівномірно змащують тонким шаром вазеліну або спеціального мастила. Місця навколо отвору залишають несмазанными. Кран вставляють в обойму і, повертаючи його, «притирають», поки шар мастила не стане абсолютно прозорим. У бюретках виробництва ндр і чсср кран закріплений в обоймі пластмасовою шайбою, такі крани не розбирають і не змащують.
Не можна з брудного посуду переливати розчини в бюретку, не можна рясно змащувати кран бюретки вазеліном. Не можна закривати отвір бюретки пальцем під час миття. Все це веде до забруднення стінок бюретки жиром. Якщо під час роботи помічено, що на стінках бюретки залишаються краплі розчину, то необхідно знову ретельно вимити бюретку.
Для роботи бюретку зміцнюють в лапці штатива в строго вертикальному положенні. Якщо після миття бюретки потрібно відразу ж приступити до титрування, бюретку двічі споліскують невеликими порціями того розчину, яким мають намір титрувати.
Наповнюють бюретку розчином через невелику чисту і суху воронку; після наповнення бюретки воронку відразу ж прибирають; залишати її в бюретці не можна. Бюретку щоразу наповнюють вище нуля. Нижній відтягнутий кінець бюретки повинен бути заповнений розчином. Для видалення з нього бульбашок повітря після наповнення бюретки відкривають кран і зливають сильним струменем частина розчину. Якщо таким чином не вдається видалити повітря з кінця бюретки, кінець її опускають в стакан з розчином, відкривають кран і засмоктують трохи розчину. При цьому бульбашка повітря спливає, кран закривають і наповнюють бюретку як зазвичай. Бюретку встановлюють на нуль, після того як переконаються, що в ній не залишилося бульбашок повітря.
Після роботи розчин виливають з бюретки. Для промивання бюретку двічі наповнюють доверху дистильованою водою і зливають її. При зберіганні бюретку наповнюють водою і накривають скляним ковпачком або пробіркою. Можна також зберігати бюретку порожній і сухий, закривши її зверху від пилу.
При відліку очей спостерігача повинен знаходитися точно на рівні нижнього краю меніска. Щоб при відліку меніск був чітко видно і мав завжди один і той же вигляд, спостереження ведуть на тлі чорного екрану. Як екран можна використовувати розрізаний уздовж шматочок гумової трубки довжиною близько 2 см, який надягають на бюретку (рис. 91). Для цієї ж мети іноді на сторону, протилежну шкалі бюретки, наносять білу або кольорову смужку уздовж бюретки.
Помилки в відліках по бюретці є головним джерелом помилок в титриметричному аналізі. Особливо часто подібні помилки допускають початківці хіміки, займаючи неправильне положення при відліку (рис. 92). Відносна помилка відліку, замість допустимого значення 0,1%, може досягти 0,3% або навіть 0,5%.
При кожному титруванні обов’язково потрібно встановлювати рівень рідини в бюретці на нуль. Для отримання більш точних результатів необхідно, щоб обсяг витраченого на титрування розчину не перевищував місткості бюретки і разом з тим не був занадто малий (не менше 10 мл). Якщо відраховується обсяг перевищує місткість бюретки, то виникає необхідність провести два відліки і відповідно отримати дві помилки. Якщо обсяг занадто малий, то відносна помилка вимірювання становить занадто велику частину від вимірюваної величини. Якщо помилка відліку становить 0,02 мл, то при обсязі в 20 мл відносна помилка становить 0,02 — 100: 20 = 0,1%, а при обсязі в 2 мл вона вже становить 0,02 — 100: 2 = 11%.
Автоматичні бюретки (мал. 93). Випускаються разом з пляшкою для зберігання титрованого розчину. До бутлі бюретка приєднується на шліфі або за допомогою гумової пробки з отвором. Місткість бутля 2-3 л, місткість бюреток від 1 до 25 мл або від 10 до 100 мл.розчин з бутлі нагнітається повітрям за допомогою гумової груші. Нуль на бюретці, показаної на рис. 93, а і в, встановлюється автоматично.
Мікробюретка гібшера місткістю 2 мл зі склянкою і гумовою грушею показана на рис. 94.
Дуже зручні бюретки місткістю 5-10 мл з верхнім закритим резервуаром (рис. 95). Розчин заливається в резервуар не вище кінця внутрішньої трубки 3. Відкривши кран 8, спускають розчин з резервуара 2 в бюретку; нуль встановлюють тим же краном. Положення крана див. На рис. 95, а, б, в. Бюретка зміцнюється в звичайному штативі.
Титрувальні установки
У великих лабораторіях, де витрачаються великі кількості титрованих розчинів одних і тих же речовин, застосовують бутлі великою місткістю (5-10 л) для зберігання розчинів. Ці бутлі з розчинами розташовують на полиці над титрувальним столом. До кожної бутлі приєднують окрему бюретку за допомогою скляної трубки з краном. Трубку до бюретки підводять від бутлі через нижній тубус або через горло бутлі сифоном. Бутель закривають пробкою з хлоркальціевой трубкою, заповненої натронной вапном, для захисту від co2 з повітря. Для цієї мети дуже зручні бюретки з нижнім боковим відростком, що має кран.
Установка для титрування ут (мал. 96) являє собою стіл 1, в шафі якого розташовані склянки з титрованими розчинами 15, встановленими на піддонах 16. Для очищення повітря, що надходить в склянки з титрантами, є блоки 13 і 14.
Точна установка столу досягається за допомогою регулювальних гвинтів 2. На кришці столу розміщені тримачі 10 для бюреток і кронштейни 4 для закріплення магнітних мішалок 3. Магнітні мішалки розміщуються на кулькових опорах 11 і можуть переміщатися по радіусу навколо осей кронштейнів. На передній панелі столу закріплені гумові ємності 12, призначені для створення надлишкового тиску в склянках з титрованими розчинами.
Бюретки 8 місткістю 10, 25 і 50 мл забезпечені кранами з фторопластовими пробками і хлоркальціевимі трубками 7. Освітлювач 5 складається з чотирьох ламп денного світла, які створюють фон і служать для освітлення. На кронштейні 6 дві лампи висвітлюють шкалу бюреток. Скляна полиця 9 служить для зберігання допоміжних засобів (крапельниць з розчинами індикаторів, піпеток, колб і т.п.).
Для проведення титрування за допомогою гумових ємностей створюють надлишковий тиск в склянках з розчинами і заповнюють бюретку титрантом. Колбу з титруемим розчином ставлять на магнітну мішалку і опускають в неї постійний магніт, запаяний в скляну ампулу. Включають магнітну мішалку і освітлення і проводять титрування.
На установці ут можна працювати з агресивними рідинами, оскільки відкритих поверхонь розчинів в цій установці немає, тобто. Весь робочий шлях розчину обмежений скляними ємностями. Ціна поділок бюреток: 10 мл — 0,02 мл; 25 мл — 0,05 мл; 50 мл — 0,1 мл.підвищенню точності аналізу на цій установці сприяє збереженню хімічної чистоти титруемих речовин, можливість осушення повітря перед надходженням його в систему. Весь процес титрування піддається візуальному контролю.
Для зберігання розчинівВідновників збирають спеціальну установку, де бюретка з’єднана з пляшкою сифоном і розчин знаходиться в атмосфері хімічно інертного газу (рис. 97). Установка повинна бути зібрана герметично. Після наповнення склянки 1 розчином відновника відкривають кран бюретки і пропускають повільний струм co2 (або h2) з апарату кіппа протягом 1 год для витіснення повітря з усієї установки. Кран бюретки закривають і дають розчину стояти 2-3 дні. Перед титруванням знову пропускають струм co2 через бюретку протягом 15 хв. Простір над розчином в склянці і бюретці заповнюють co2 або h2, що надходять з апарату кіппа 3. Кран апарату кіппа завжди відкритий.
Іноді для відновлення і титрування розчинами тривалентного титану (а також для зберігання) використовують установку, створену н. X. Пінчуком. Установка включає тригорлу склянку темного скла 1 (рис . 98) місткістю 500-800 мл. Можна використовувати склянку зі звичайного скла, покриту чорним лаком або обклеєну чорним папером. Зі склянкою з’єднані: ділильна воронка 5 місткістю 300-500 мл; звичайна склянка 7 для титранту місткістю 2-3 л; бюретка 2 з бічним краном і припаяним вгорі відростком для виходу газів при наповненні бюретки; сифон 4 діаметром не більше 2-3 мм; клапан бунзена 8, укладений в скляну трубку, яка закривається гумовою пробкою. При відновленні розчину титану і при наповненні бюретки трубку відкривають. Окремі частини установки з’єднані між собою за допомогою добре пригнаних гумових пробок і гумових трубок, скляні трубки з’єднуються встик. Пробки в місцях з’єднань зі склом покриваються сплавом воску і каніфолі (1:1). Крани чистяться бензином і змащуються вазеліном.
Перед заповненням воронки відновником (цинком або кадмієм) на дно її опускають кілька скляних намистин, а потім кладуть трохи скляної вати; після цього заповнюють воронку гранулами цинку або кристалами електролітичного кадмію майже до горлечка. Коли установка зібрана, з неї видаляють повітря тривалим пропусканням (30-40 хв) діоксиду вуглецю або водню через кран 12, а випускають газ періодично або через клапан бунзена 8, або через кран бюретки 13. При пропущенні газу через бюретку трубку клапана 8 на цей час щільно закривають гумовою пробкою.
Трубку, через яку подається в воронку розчин титану, спочатку заповнюють цим розчином, створюючи деякий тиск в бутлі 7. Розчин надходить у воронку самопливом при ослабленні затиску 6. Якщо розчин не надходить у воронку, то до короткої скляній трубці в пробці склянки 7 приєднують гумову грушу і з її допомогою заповнюють воронку на 3/4 місткості. Не слід заливати воронку повністю, так як обсяг розчину в воронці дещо збільшується в результаті виділення водню при відновленні, і тоді розчином заповнюється трійник 9, чого не слід допускати. Для зливання відновленого розчину титану в склянку 1 відкривають крани 3 і 10. Після цього стандартизують розчин титану як зазвичай.
Для заповнення бюретки розчином титану закривають крани 3 і 10 і відкривають кран 11, склянку 16 піднімають вище рівня сифона і послаблюють затиск 15. Вода з склянки надходить в склянку 14 і витісняє знаходиться там газ, який переходить в склянку 1, створюючи там деякий тиск, в результаті чого заповнюється сифон, а потім і бюретка. Після наповнення бюретки швидко закривають кран 11 і відкривають кран 10, а потім закривають затиск 15. Для видалення надлишку води з склянки 14 воду переводять в поставлену нижче склянку 16, пропускаючи діоксид вуглецю через кран 12. Під час титрування кран 10 повинен бути відкритий. Вся установка за допомогою металевих лапок монтується на залізному лабораторному штативі.
